本文關(guān)鍵詞：基于ControlBase的小型煤油活塞發(fā)動(dòng)機(jī)控制策略研究

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【摘要】：往復(fù)式活塞發(fā)動(dòng)機(jī)作為一種典型的動(dòng)力裝置在無人機(jī)等特種機(jī)械領(lǐng)域具有重要的用途。煤油相比汽油,理化特性基本接近,但卻具有安全性高、不易發(fā)生爆炸、易于運(yùn)輸和能量密度高等特性。因此以煤油為燃料的活塞發(fā)動(dòng)機(jī),將會(huì)成為未來通用航空以及陸用特種車輛動(dòng)力裝置發(fā)展的趨勢(shì)。近年來針對(duì)煤油活塞發(fā)動(dòng)機(jī)的相關(guān)技術(shù)已經(jīng)成為國(guó)內(nèi)外的研究熱點(diǎn)。但是由于煤油存在著燃油霧化特性差、混合氣形成困難以及不易點(diǎn)燃等問題。近年來國(guó)外已經(jīng)提出相關(guān)解決方案,取得了一些實(shí)質(zhì)性的進(jìn)展。國(guó)外已經(jīng)有代表性的煤油活塞發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)品問世,但由于種種原因,尚未真正大規(guī)模投入使用。國(guó)內(nèi)在煤油活塞發(fā)動(dòng)機(jī)方面的研究起步較晚,技術(shù)不完善,尚未有成熟產(chǎn)品問世。首先,本文通過對(duì)國(guó)內(nèi)外煤油活塞發(fā)動(dòng)機(jī)及發(fā)展現(xiàn)狀的分析,確定了以煤油活塞發(fā)動(dòng)機(jī)電子控制單元控制策略為研究對(duì)象。同時(shí)對(duì)電子控制單元的開發(fā)方法進(jìn)行比較和分析,確定了完全基于模型設(shè)計(jì)的開發(fā)方法,采用快速控制原型ControlBase,研究煤油活塞發(fā)動(dòng)機(jī)電子控制單元以及全工況控制策略。其次,通過對(duì)煤油活塞發(fā)動(dòng)機(jī)總體分析和部分結(jié)構(gòu)改造,結(jié)合臺(tái)架試驗(yàn)條件需求,建立適合煤油活塞發(fā)動(dòng)機(jī)的研究平臺(tái)。然后,基于煤油燃料的理化特性和煤油活塞發(fā)動(dòng)機(jī)各工況性能需求,提出了基于進(jìn)氣質(zhì)量預(yù)測(cè)的噴油控制方式,設(shè)計(jì)了煤油活塞發(fā)動(dòng)機(jī)各工況控制策略。另外,通過GT-power建立了該煤油活塞發(fā)動(dòng)機(jī)的一維數(shù)值模型,仿真驗(yàn)證該數(shù)值模型的后,通過數(shù)值模型預(yù)測(cè)了該煤油活塞發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣質(zhì)量和性能。然后,根據(jù)設(shè)計(jì)的煤油活塞發(fā)動(dòng)機(jī)各工況控制策略,結(jié)合ControlBase提供的底層化可調(diào)用模塊,利用Simulink建立了該煤油活塞發(fā)動(dòng)機(jī)控制策略模型,并對(duì)模型的控制邏輯進(jìn)行了驗(yàn)證。最后,通過煤油活塞發(fā)動(dòng)機(jī)研究平臺(tái)對(duì)控制策略模型進(jìn)行參數(shù)和基本MAP的標(biāo)定,并且通過該研究平臺(tái)對(duì)標(biāo)定后的煤油活塞發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行了臺(tái)架試驗(yàn)及性能測(cè)試,通過和仿真預(yù)測(cè)的性能數(shù)據(jù)的比較。采用完全基于模型的開發(fā)方法,控制策略模型可以快速的進(jìn)行軟硬件迭代,基于進(jìn)氣質(zhì)量預(yù)測(cè)所設(shè)計(jì)的控制策略可以使煤油活塞發(fā)動(dòng)機(jī)可靠運(yùn)行。結(jié)論表明,發(fā)動(dòng)機(jī)怠速工況轉(zhuǎn)速控制穩(wěn)定,常規(guī)工況空燃比控制良好。選取的工況點(diǎn)下有效燃油消耗率相比仿真預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)偏高;缸內(nèi)平均有效缸壓相比仿真預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)偏低;試驗(yàn)采集的缸壓曲線缸內(nèi)壓力輸出平穩(wěn),相比仿真預(yù)測(cè)的缸壓曲線,變化趨勢(shì)基本吻合,但最大爆發(fā)壓力略低。由于試驗(yàn)測(cè)試數(shù)據(jù)和仿真預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)存在的誤差較小,且在合理的范圍內(nèi),從而驗(yàn)證基于快速控制原型ControlBase所設(shè)計(jì)的煤油活塞發(fā)動(dòng)機(jī)控制策略的有效性。
【學(xué)位授予單位】：南京航空航天大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：V234

【相似文獻(xiàn)】

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